СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ДЕКАРБОНИЛИРОВАНИЯ ФУРФУРОЛА

Битемирова Алия Еркегуловна

к. х. н., доцент ЮКГПИ, г. Шымкент

Е-mail: bitemirova1960@mail.ru

Спабекова Роза Спабековна

к. х. н., доцент ЮКГУ, г. Шымкент

Керимбаева Куляш Заурбековна

к. х. н., доцент ЮКГПИ, г. Шымкент

Проблемы регенерации отработанного катализатора декарбонили-рования фурфурола в фуран имели и имеют актуальный характер. Продукт реакции парофазного контактного декарбонилиро­вания фурфурола —фуран является основным полупродуктом в производстве полиамидных смол, синтетического каучука, полимерных материалов с особо ценными свойствами, дефолиантов, гербицидов, лекарственных препаратов и многих других важных для промышленности продуктов. Промышленный катализатор КДФ-1 обладают низкой производительностью, сложны в приготовлении процессы на них осуществляются при относительно жестких условиях и  не подвергаются регенерации [1,2].

Целью настоящей работы является повышение активности, селективности и стабильности отработанного катализатора.

В данной работе рассматриваются способы регенерации отработанного катализатора и повторного его использования.

Пример 1. Регенерацию отработанного катализатора КДФ-1 в виде таблеток размером 3-4 мм проводят в круглодонной колбе емкостью 250 см³ с обратным водяным холодильником путем обработки его смесью 10%Н₂С₂О₄ : 96% С₂Н₅ОН=1:1. Для каждого опыта по регенерации берут 40 г отработанного катализатора КДФ-1 и 100 см³ растворителя (смесь кислоты со спиртом). Регенерацию проводят при т._кип.80⁰С в течение 3ч. Далее регенерированные образцы сушат в сушильном шкафу при 100—110⁰С в течение 24ч.

После сушки образцы катализатора КДФ-1 загружают в реактор и окисляют в токе смеси кислород-водяной пар=1:3, 2:2, 3:1, при температурах 400⁰С, 450⁰С, 500⁰С в течение 6, 10, 14ч. Со скоростью 20л/ч. Затем температуру реактора снижают до 220⁰С и смесь кислород-водяной пар заменяют водородом, восстанавливают в токе Н₂ 10 ч. Далее окислено-восстановленные партии катализатора испытывают на активность в реакции непрерывного декарбо­нилирования фурфурола в фуран.

Пример 2. В круглодонную колбу емкостью 250см³, снабженную обратным водяным холодильником и механической мешалкой, загружают 40г. отработанного промышленного катализатора КДФ-1 в виде таблеток диаметром 3‑4 мм и 100 см³ растворителя-смеси 10% Н₂С₂О₄ : С₂Н₅ОН=1:1 и кипятят (80⁰С) в течение 3ч. Далее образцы катализатора сушат в сушильном шкафу при 100-110⁰С в течение 24ч.

В химическом стакане (емкостью 200 см³), снабженном механической мешалкой, при 50⁰С в 100 см³ дистиллированной воды растворяют в отдельности 0,833; 1,666; 2,499; или 4,998г Ni(NO₃)₃, эквивалентные 0,5; 1,0; 1,5 и 3,0%-ному содержанию никеля относительно массы регенерированного образцы КДФ-1. После полного растворения соли в стакан вносят соответственно 39,8; 39,6; 39,4 или 38,8г таблеток регенерированного катализатора КДФ-1. Далее при медленном перемешивании вводят 10%-ный водный раствор едкого натра до полного осаждения ионов никеля на поверхности таблеток регенерированного катализатора КДФ-1. Полноту осаждения ионов никеля контролируют по исчезновению зеленой окраски раствора. После нанесения никеля катализатор промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции по фенолфталеину сушат в сушильном шкафу.

Высушенный регенерированный и модифицированный никелем катализатор загружают в реактор и окисляют смесью кислород-водяной пар при 450⁰С в течение 10ч. Затем температуру в реакторе снижают 220⁰С и смесь кислород-водяной пар заменяют водородом. Восстановленные партии отработанного катализатора испытывают на активность в реакции декарбонилирования фурфурола в фуран.

Регенерированный, регенерировано-окисленный, регенерировано -модифицированно-окисленную партии катализатора КДФ-1 после восстановления в токе Н₂ не менее 6ч. повторно используют для реакции непрерывного декарбонилирования фурфурола в фуран. Эксперименты осуществляют на проточной установке на стационарном катализаторе. Для опыта берут 40г. таблетированного катализатора и свежеперегнанный фурфурол без растворителя. Продукты гидрирования анализируют на хроматографе «ЛХМ-8МД». Об активности (%) катализатора судят по выходу фурана, о селективности (%)-по выходу фурана от превращенного фурфурола; о стабильности катализатора по общей продолжительности процесса.

Результаты декарбонилирования фурфурола на регенериро­ванном, регенерированно-окисленно-восстановленном, регенериро­вано-модифицированно-окисленно-восстановленном образцах отрабо­танного катализаторы КДФ-1 приведены в таблице. Как видны из данных таблицы, окисление регенерированного катализатора КДФ-1 смесью кислород водяной пар (3:1) и одновременное модифицирование добавками никеля с последующим восстановлением в токе водорода оказывает положительное влияние на активность отработанного катализатора смесью кислород-водяной пар (3:1) повышает выход целевого продукта-фурана от 45% до 54%, а окисление указанной смесью регенерированного и модифициро­ванного добавками 1,0—3,0 мас % никеля КДФ-1 приводит к увеличению активности последного по фурану до 62-64,6%, что в 1,5-1,6 раза выше, чем у регенерированного контакта без добавки никеля и обработки смесью кислород-водяной пар.

Таблица 1

Декарбонилирование фурфурола в фуран

Условия: t_восст-220⁰С, g_кат-40г, t_{время восст} -6ч

Список литературы:

1.        Буянов Р. А. О механизме выгорания углеродистых отложений при регенерации закоксованных катализаторов на основе железа. — Кинетика и катализ.1987, т. 18. вып. 4.с. 927‑932.

2.        Крамерова Г. Е. Закономерности регенерации катализаторов декарбонили-рования фурфурола. — Журнал прикладной химии, 1988, т. 11, вып. 2. с. 2719.